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        樁基施工工藝在建筑工程項目中的應(yīng)用

        2022-02-21 04:26:26溫國鑫
        河南建材 2022年2期
        關(guān)鍵詞:樁基案例混凝土

        溫國鑫

        山西建筑工程集團有限公司(030000)

        1 工程概況

        山西省某綜合樓建設(shè)項目,該建筑建成后A座用于基礎(chǔ)辦公,總高22層。B座用于科研項目,總高16層。項目建筑面積為75 300 m2,其中包括8 640 m2的地下建筑面積。為保證建筑整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,項目樁基施工工藝確定為旋挖灌注樁施工。

        在項目開展前首先對地質(zhì)情況予以勘查,地質(zhì)勘查結(jié)果如下。①填土:混合黏土、碎石、砂礫、塊石,粒徑在5~25 cm,少數(shù)粒徑在30 cm以上,厚度在3.60~8.00 m。②粉土:粉砂含量40%以上,厚度1.50~2.70 m。淤泥質(zhì)土:粉細砂、有機質(zhì)。厚度4.1~11.0 m。粉質(zhì)黏土:石英、腐木、有機質(zhì);厚度0.60~3.00 m。砂礫:石英砂礫及黏性土,厚度0.50 m?;◢弾r:石英、長石、黑云母,層面標高-19.14~28.98 m。上層土層多以淤泥質(zhì)土和黏土為主,并不具備持力層的條件。場地范圍內(nèi)巖土層力學(xué)指標由現(xiàn)場貫入試驗、室內(nèi)土工試驗并結(jié)合勘測結(jié)果分析確定。對比物理力學(xué)性能指標,中等風(fēng)化花崗巖較上層黏土有很大程度提升。經(jīng)計算,中等風(fēng)化花崗巖層可作為該項目樁基持力層。

        分析這些土層特性,均具有較大的壓縮性、密實度差。這些軟弱土層不能位為地上建筑物的持力層,因此可采用樁基礎(chǔ)。由于上層填土包括混合黏土、碎石、砂礫、塊石,粒徑在5~25 cm,少數(shù)粒徑在30 cm以上,可采用旋挖灌注樁、鉆孔樁等非擠土類型樁,將花崗巖層作為樁基端部受力層[1]。

        2 項目工程設(shè)計及樁基施工工藝

        2.1 工程設(shè)計要求

        案例工程具有如下特點:樁基數(shù)量較多,工程量大;總工期僅有60 d,工期較緊張;施工場地地質(zhì)情況復(fù)雜,施工難度大;施工場地內(nèi)禁止搭設(shè)臨時設(shè)施,施工管理難度大。綜合分析案例工程施工特點,樁基施工工藝決定采取旋挖灌注樁施工。

        將中風(fēng)化花崗巖或微風(fēng)化花崗巖作為斷樁持力層,由于其物理力學(xué)特性不同,設(shè)計樁端分別進入中風(fēng)化巖和微風(fēng)化巖,深度為0.80 m和0.50 m,有效樁長控制在25 m以上,單樁承載力為2 000 kN。經(jīng)檢測,施工范圍內(nèi)地下水呈現(xiàn)一定腐蝕性,因此,樁身所用混凝土需具有一定抗腐蝕性能[2]。水下澆筑混凝土強度確定為C30,膨脹劑用量占比混凝土中水泥用量的10%,抗?jié)B性能達到W8。鋼筋分別選擇fy=210 N/mm2的一級鋼筋(HPB 235)和fy=310 N/mm2的二級鋼筋(HPB 335)。

        在樁基施工驗收時嚴格遵循JGJ 94-94《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》、GB 5007—2002《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》以及《地基與基礎(chǔ)工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范》。

        2.2 樁基設(shè)計計算

        2.2.1 選樁

        綜合分析施工現(xiàn)場地質(zhì)資料,案例工程最終確定采取旋挖灌注樁施工工藝,端樁持力層為中風(fēng)化或微風(fēng)化花崗巖,根據(jù)建筑物上部荷載計算值,確定樁身直徑為800 mm。

        2.2.2 計算樁身強度

        案例工程單樁承載力理論值Q為2 000 kN,單樁承載力Q應(yīng)滿足軸心受壓值,即:Q≤Ap×fc×ψc。其中fc為混凝土軸心抗壓設(shè)計值,C30混凝土取值為14.3 N/mm2,Ap為樁身面積,ψc為工作條件系數(shù),取值0.6。經(jīng)計算Ap×fc×ψc=4 310.6 kN>Q,因此樁身強度符合設(shè)計要求。

        2.2.3 計算配筋率

        設(shè)計規(guī)范中要求樁筋的配筋率應(yīng)在0.2%~0.65%。案例工程實際配筋率經(jīng)計算公式為:n×π×(d/2)2/A。其中n為單樁鋼筋數(shù)量,d為樁身鋼筋直徑,A為樁身截面積。經(jīng)計算實際配筋率為0.64%<0.65%,配筋率符合要求。

        2.3 樁基施工工藝

        2.3.1 護筒埋設(shè)

        在案例工程旋挖灌注樁施工過程中,護筒埋設(shè)能夠?qū)卓谄鸬揭欢ūWo作用。所使用的鋼護筒由厚度為4 mm的鋼板卷制而成,護筒直徑為850 mm。將護筒埋設(shè)至土下至少2 m,從而避免在鉆進過程中護筒外圈返漿而出現(xiàn)塌孔事故[3]。案例工程在護筒埋設(shè)過程中將護筒中心和樁位中心的誤差控制在20 mm以內(nèi),同時保證護筒埋設(shè)的垂直度。

        2.3.2 開孔鉆進

        在對不同土層結(jié)構(gòu)鉆進時,為保證鉆孔施工安全性,采取泥漿護壁,保證鉆進工作正常進行。表1為案例工程泥漿性能參數(shù)。由表1可知,對松散且易塌陷的地層,泥漿的黏度、密度、靜切力均有著較高要求。在案例工程中,每臺鉆進樁機分別配置了一個循環(huán)池和一個沉淀池。

        表1 泥漿性能參數(shù)

        2.3.3 清孔

        案例工程清孔時將正循環(huán)清孔和反循環(huán)清孔相結(jié)合。在正循環(huán)不能將孔底泥渣清除干凈時,采取反循環(huán)清孔,直至孔底泥渣厚度在50 mm以下[4]。此外,灌注水下混凝土前將孔內(nèi)泥漿參數(shù)控制在以下范圍內(nèi):相對密度控制在1.05~1.20 kg/m3,含砂率控制在4%以內(nèi),黏度控制在20~28 s,保證膠體率在95%以上。

        2.3.4 灌注水下混凝土

        水下混凝土灌注過程中,若直接將混凝土向泥漿中澆筑,在重力作用下,水泥、粗細骨料會分離,并沉淀于孔底,因此,在水下混凝土澆筑過程中借助于直徑為220 mm的導(dǎo)管將混凝土澆筑于孔底,隨著澆筑過程進行,逐步提升導(dǎo)管高度。為保證混凝土澆筑質(zhì)量,這一環(huán)節(jié)需連續(xù)進行,不可中斷。

        3 工程施工難點及質(zhì)量保證對策

        3.1 施工難點

        案例工程施工過程中,地質(zhì)結(jié)構(gòu)存在孤石區(qū)域,在終孔操作時若根據(jù)被鉆碎的巖石屑評估持力層,其結(jié)果并不具備科學(xué)性,存在偏差風(fēng)險。因此,案例工程面臨難點之一是所選擇的持力層能夠滿足樁基承載力要求。依據(jù)地質(zhì)勘查信息,并分析鉆機受力、鉆桿抖動情況判斷樁端持力層,針對不能確定的地質(zhì)結(jié)構(gòu),采取原位取芯的方式進行。

        工程樁基施工另一難點在于,工程設(shè)計主要以單樁為主,因此,樁身定位后需再次進行復(fù)核,確保定位準確。本工程樁基直徑為800 mm,同時施工現(xiàn)場地質(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,應(yīng)對樁身垂直度予以重視,若垂直度不滿足設(shè)計要求將很大程度上增加卡鉆或鋼筋籠上浮風(fēng)險。

        3.2 質(zhì)量保證對策

        在判斷樁身是否入巖時綜合考慮設(shè)計持力層埋深、樁長、樁機鉆進速度以及現(xiàn)場孔底返渣情況等。在入巖時鉆進速度會變慢,且觀察巖渣特性將從強風(fēng)化向中風(fēng)化轉(zhuǎn)變,確認入巖后,持續(xù)鉆進直至設(shè)計深度。施工過程中為便于后期驗收,每孔均取樣備查。

        鉆孔施工為避免在開孔時出現(xiàn)孔壁塌陷,應(yīng)遵循鉆進過程循序漸進的原則。在鉆進過程中,定期對泥漿性能進行檢測,特別是在含水層鉆進施工階段,鉆機每鉆進3 m左右,安排專業(yè)人員對鉆孔垂直度進行檢測,及時糾偏,保證鉆孔質(zhì)量。

        4 樁基施工質(zhì)量檢驗

        案例工程樁基施工結(jié)束后,要檢驗樁基施工質(zhì)量,試驗樁單樁承載力在4 000 kN以上,入土樁長28.45 m,滿足設(shè)計質(zhì)量要求。

        5 結(jié)語

        對于建筑工程項目而言,樁基施工工藝對建筑物穩(wěn)定性起著關(guān)鍵性作用。在選擇樁基施工技術(shù)時應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合現(xiàn)場實際,根據(jù)工程設(shè)計要求及地質(zhì)勘查資料,落實樁基施工工藝及質(zhì)量控制對策,經(jīng)檢驗,質(zhì)量符合設(shè)計標準。

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